建筑设计中节能设计理念应用
摘要：为解决建筑结构传热系数大，保温性能不理想的问题，引入节能设计理念，开展相关研究。本文在明确节能设计重要性的前提条件下，通过合理规划建筑空间、采用通风隔热设计等，提出一种降低建筑空间资源消耗、优化建筑屋顶节能效果的设计方案。通过实例应用分析的方式进一步证明，新的设计方案在应用到真实建筑项目当中时，可有效降低建筑结构的传热系数，大大提高建筑的保温性能，满足绿色建筑施工目标。
关键词：建筑；节能；设计
建筑产业发展带动了市场经济发展益的同时，也在一定程度上对自然资源与社会环境造成了破坏。在现代化经济发展的带动下，建筑行业在城市中发展的进程持续加快，使得我国现如今的建筑行业成为了市场高耗能的主要行业之一[1]。为解决由于建筑设计不合理或工程施工不规范导致的生态环境失衡问题，本次研究将结合节能设计理念在行业发展中的重要意义，对基于此理念的建筑节能设计展开研究。
1建筑设计中节能设计理念的重要性研究
关于环境保护与污染治理的问题，已上升到了世界级层面，在建筑行业无节制开发土地资源、建筑施工行为严重不规范的发展趋势下，我国城市环境问题已经越发凸显。例如，生态系统被破坏、不可再生自然资源枯竭、土地资源荒漠化等现象，均是由高耗能建筑在投入使用后所导致[2]。截至目前，环境问题已对城市居住人口的生活、健康、工作等造成了不同程度的影响。当下的建筑产业在经济市场内的发展速度较快，面对无节制开发土地资源造成的环境问题，一些建筑设计单位或建筑施工方仍在以提高经济收益作为发展的核心，没有在相关工作中及时采取有效措施，进行环境治理。倘若我国建筑行业在后期的发展中，仍没有意识到节能设计理念在建筑设计中应用的重要意义，不仅会导致环境、资源的发展陷入恶性循环，同时也会加剧人类群体与社会发展之间的矛盾关系[3]。因此，需要将节能设计理念与建筑设计工作进行对接，以此种方式，加速人类文明的进步，改善产业建设中的粗放式运转模式。并通过提升不可再生资源利用率、开发可再生资源等方式，构建一个引导市场经济健康发展的绿色产业。
2节能设计理念在建筑设计中的应用
2.1合理规划建筑空间，降低建筑空间资源消耗
基于节能设计理念，为确保建筑设计能够达到节能效果，针对影响建筑资源的空间进行规划设计。通常情况下，建筑空间越大，则消耗的空间资源越大，但也存在建筑空间规划不合理，造成空间资源消耗量大的问题。因此，针对这一问题，在进行建筑设计时，需要根据建筑后期施工和使用的需要，对其进行规划控制[4]。在进行规划时，应当首先满足功能布局紧凑的原则，尽可能将各个主要功能区域布置集中，并将各个功能相似的建筑结构组团化布置。同时，针对洁净区域与污物区域分区分流设置，尽可能使洁污功能区相对分区设置，并确保各类建筑设施的储存、回收等不会出现洁污流线交叉的问题。同时，还应当遵循路径简洁、便捷的原则，合理规划各个建筑功能分区，使各个建筑结构在水平方向或垂直方向上保持一定联系，并避免各个通道出现迂回复杂的问题。在遵循上述原则的基础上，按照图1所示流程，完成对建筑空间的合理规划。同时，在按照上述流程完成对建筑空间的合理规划后，还需要考虑到各个空间区域的温度，确保每个建筑结构空间的温度满足相应需求。以客厅和卧室建筑空间为例，需要更多的阳光照射，因此在对其进行分区设计时，需要确保其空间阳光充足[5]。针对厨房、书房等对光照要求较低的空间，在对其空间规划时应当选择有阳光但光照强度相对较少的区域，以此完成对建筑空间的合理规划。
2.2采用保温隔热设计，优化建筑屋顶节能效果
在完成对建筑空间的合理化设计后，本章将从建筑屋顶设计入手，通过优化屋顶不同层次的构成，使建筑在设计中满足通风与隔热的需求。在此过程中，应明确建筑屋顶属于建筑结构中的表面部分，此结构部分在建筑中受到外部阳光的直射，是整体结构中最容易被侵蚀的部位。因此，在选择建筑屋顶设计材料时，应全面考虑材料的保温、隔热、防辐射、抗腐蚀等综合性能，只有确保选择的材料具有上述设计提出的相关性能，才能使建筑内部能够更好地抵御外界环境变化对室内环境的干扰。在此基础上，应考虑建筑屋顶的防水设计，对于平面结构的建筑屋顶，可在其上部增设导水槽与排水孔，避免大规模降雨后，由于无法有效导出雨水在屋顶造成渗水、漏雨等问题。综合上述分析，对建筑屋顶结构层进行设计，结构层示意图见图2。按照上述图2，对建筑屋顶结构进行设计。其中，保护层的作用是延缓或降低屋顶老化速度，保温层的作用是隔绝室外环境与室内环境。根据不同类型建筑的屋顶结构，可以在实际设计时，进行不同层结构的调整，以此种方式，确保设计的屋顶可以满足建筑节能设计需求。综上所述，完成对建筑屋顶的优化设计，使其在应用中可以最大程度地发挥保温、隔热性能。
3应用效果分析
在上述节能设计理念的应用下，本文从两个方面实现绿色节能设计，为进一步验证该设计方案的应用效果，选择以某地区正在开展的地震台建筑施工项目作为依托，该项目为政府、科技局等部门负责的公益性建筑项目，建筑主要作用是实现对该区域附近地震发生情况的动态监督。将本文上述提出的设计思路应用到该建筑当中，并将建造的目标设定为达到国家对建筑施工项目规定的《绿色建筑设计标准》相关要求，在实施过程中将节能、节地、节水和节材作为设计目标。该建筑项目所在地理位置每年平均降水可到1500mm，相对湿度达83.6%。在上述建筑施工条件的基础上，按照上述内容完成节能设计。为验证设计结果的节能效果，选择将各个建筑结构的传热系数作为评价指标，若传热系数数值越高，则说明结构保温性能越低，节能效果越差；反之，若传热系数越低，则说明结构保温性能越高，节能效果越理想。传热系数的计算公式为：公式（1）中：k表示为传热系数；q表示为热通量；Tx∂∂表示为温度变化梯度。根据上述公式，计算得出各个建筑结构上的传热系数，并为了方便分析，绘制成如图3所示。从图3中两条曲线可以看出，两种设计方案下，各个建筑结构的传热系数均为外窗结构对应的数值最大，而两种设计方案对比得出，本文设计方案的各个建筑结构传热系数均明显小于传统设计方案。因此，通过上述应用效果进一步分析得出，本文提出的设计方案在应用到该建筑项目当中可有效降低建筑结构传热系数，提高建筑保温性能，达到绿色节能效果。
4结语
从市场经济发展的核心层面分析，建筑设计行业是我国未来十年内的朝阳行业，且此行业是引导市场经济建设方向的核心行业。但综合国家环保局对建筑设计单位的随机抽查数据发现，市场内超过半数的设计单位没有在设计图纸中融入建筑节能设计理念，此种问题导致设计的建筑结构在使用后，存在高耗能、高成本等问题。为解决与之相关的设计问题，本文对基于节能设计理念的建筑合理化设计方法进行了讨论，并结合现有研究成果，提出了科学规划建筑空间、合理设计建筑屋顶通风隔热层等措施，通过此种方式，实现绿色理念与现代化技术，与建筑设计工作的有效融合。为证明本文设计的成果具有一定可行性，在完成研究后，设计对比试验，通过对试验结果的讨论得出，本文设计的建筑结构更加合理，相比常规的建筑结构，融入新理念的建筑结构传热系数更低。表明了此建筑具有更加良好的保温效果，可以达到降低室内空调运转耗能的作用。
参考文献：
[1]赵力,刘健,陈英杰,等.基于自然通风的疆内外住宅户型节能设计对比分析[J].中国管理信息化,2021,24(19):108-110.
[2]齐朋.节能理念下分析新型节能墙体材料在房屋建筑设计中的应用[J].合成材料老化与应用,2021,50(4):105-107.
[3]高源,胡可,岳晓鹏,等.北方乡村住宅节能与热舒适的形体参数多目标优化设计[J].华侨大学学报(自然科学版),2021,42(5):619-627.
[4]杨晔,刘智明,冯儒杰.CFD技术在温和地区公共建筑复合通风设计中的应用分析[J].制冷与空调,2021,35(4):514-518.
[5]胡楠.基于绿色节能技术在公共建筑玻璃幕墙设计中的应用研究[J].环境科学与管理,2021,46(9):26-29.
赵俊名 辽宁省城市建筑设计院
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